一种trimmed曲面的半自适应离散方法

提出了一种 trimmed曲面的半自适应离散算法。该算法通过对曲面的参数域进行预剖分 ,以及引进参数曲面上一点处的“最大法曲率”的概念 ,采用分区域处理的方法分片对 trimmed曲面的有效参数域进行三角形网格剖分。该方法计算速度快 ,能根据曲面的法曲率变化来控制 trimmed曲面三角化剖分的密度 ,并可有效地避免在三维空间产生奇异三角形与“裂缝”

Robust Boolean Operation for Sculptured Models

To enhance the ability of current modeling system, an uniformed representation is designed to represent wire frame, solid, surface models. We present an algorithm for Boolean operation between the models under this representation. Accuracy, efficiency and robustness are the main consideration. The geometric information is represented with trimmed parametric patches and trimmed parametric splines. The topological information is represented with an extended half edge data structure. In the process of intersection calculation, hierarchy intersection method is applied for unified classification. Tracing the intersection curve to overcome degenerate cases that occur frequently in practice. The algorithm has been implemented as the modeling kernel of a feature based modeling system named GS CAD98, which was developed on Windows/NT platform.

复合扰动模型的无人机自动配平装置结构设计

无人机平台加装作业设备的作动及飞行环境的干扰均会造成无人机重心的偏移,影响作业精度。提出一种复合扰动模型的自动配平装置稳定无人机姿态的方法,考虑气流扰动、无人机载荷变化等因素,进行了无人机俯仰角、滚转角、偏航角多目标的自动配平装置结构优化设计并对无人机稳定性展开试验验证。结果表明,与多旋翼无人机加装配平装置前相比,无人机俯仰角、滚转角、偏航角超调量分别减小11.6%、48.5%、34.5%,对应的姿态稳定时间分别缩短0.06s、0.07s、0.06s,无人机三轴方向的控制稳定度分别提高54.4%、69.5%、60.8%,解决了气流扰动及无人机载荷变化复合作用影响无人机飞行姿态波动的问题,确保了飞行的稳定性。这里提出方法可为复杂工况条件下展开作业的多旋翼无人机结构优化设计提供参考。

茶园自走式修剪机接触式循垄导航系统设计与试验

针对现有自走式茶园修剪机自动化程度低、驾驶员操控难度大等问题,该研究结合茶垄轮廓边界结构化特点,提出一种接触式自动循垄导航系统及其控制算法。设计了基于激光测距传感器的接触式自动循垄检测机构,通过分析修剪机相对于茶垄的4种位姿状态,推导出修剪机的运动学导航模型,进而获取修剪机的位姿信息。基于运动学导航模型设计LQR(linear quadratic regulator,线性二次型调节器)算法控制器,以检测机构实时获取的修剪机位姿信息为输入,经导航控制器计算后输出转向信号至步进电机实现自动纠偏。茶园田间试验结果表明,修剪机以0.2、0.4与0.6 m/s速度进行自动循垄,最大绝对偏差不超过0.134 m,平均绝对偏差最大值不超过0.107 m,标准差最大值不超过0.105 m,平均绝对偏差与标准差随着行驶速度的增大而增大,但均不超过0.15 m,满足自走式修剪机在实际茶园环境下的循垄精度要求。研究结果可为茶园自走式修剪机的自动导航提供技术参考。

基于系统功能模型的元件裁剪优先权研究

为确定系统功能模型中元件裁剪的合理性,提出了基于功能模型元件属性特征的裁剪优先权确定方法。从提高系统理想化水平和降低元件裁剪后搜寻解的难度两个方面提出了确定元件裁剪优先权的影响因素,抽取系统功能模型中元件在各影响因素下的相关属性特征并计算其评价值,利用最大离差和熵的方法确定影响因素权系数来优化评价结果。在此基础上,建立系统裁剪过程模型,为系统裁剪时确定合理的裁剪元件提供了切实可行的途径。基于裁剪过程模型的饮水机改进设计,验证了该方法的有效性。

露天矿三维可视化矿床地质模型的建立

基于裁剪曲面和不规则多边形,建立了露天矿三维可视化矿床地质模型,这个模型是由地质界面模型和地表面模型组合而成的。地质界面模型是由煤层的顶底板插值曲面经煤层边界和断层曲面裁剪而成的,地表面模型是对原始地表数据和矿坑数据进行三角剖分得到的三角形网格。根据露天矿的开采特点,实现了对模型的自动维护和更新,形成了动态的露天矿三维可视化矿床地质模型。

考虑航行姿态的船模阻力及流场数值预报

为精确得到船模阻力及流场,研究了网格划分、湍流模型及船模姿态对预报结果的影响。首先,采用切割体网格技术及棱柱层网格技术划分了多套网格,研究网格尺寸大小及棱柱层参数对阻力、兴波及伴流场的影响;然后,比较了三种不同湍流模型在船模阻力及伴流场预报中的差异;最后,基于合理的网格划分及湍流模型,采用DFBI的方法预报了船模在不同航速下的姿态及阻力。计算结果表明:当Fr>0.25时,不考虑航行姿态时阻力计算误差可达到18.3%。考虑航行姿态变化后,阻力计算误差小于3%;升沉和纵倾的计算值和试验值吻合较好。由此证明:采用DFBI方法考虑船体航行姿态的变化避免了网格变形或者重构,具有较好的收敛性和计算精度。

基于减小阻力的油船最佳纵倾数值计算研究

航行中船舶的航速改变时,通过调整纵倾可以使船舶受到的阻力总是维持在最小,有利于提升船舶节能减排成效.文中采用数值计算方法研究载重量46 000t油船不同航速时的阻力随纵倾值的变化规律,并进行回归分析.采用RANS方程及有限体积法(FVM),数值计算了油船在平浮状态下的阻力值,并与模型试验结果进行对比验证.然后计算不同航速、纵倾下的油船阻力,分析其纵倾变化对船模阻力的影响.在此基础上,提出油船在不同纵倾及航速下总阻力值的回归公式,对实际油船航行纵倾调整具有指导意义.

无人战斗机非线性模型及配平方法

综合考虑气动导数建立了无人战斗机非线性模型,从配平的实质出发设计了一个代价函数,将非线性系统的配平问题转换成求代价函数最小值的问题,通过求最小值算法求出无人战斗机的配平点。以直线平飞为算例验证了配平方法的有效性,最后通过对纵向模态的分析说明了无人战斗机模型的合理性。

拉伸/收缩翻边过程的修边线预示

本文基于全量塑性理论及膜应变假设，导出了一种新的拉伸／收缩翻过数学模型。该模型考虑厚向（平均）各向异性系数■对翻过高度的影响。通过与过去的理论研究和实验结果相比较，证实本文所提出的方法能较精确地预示出修边线位置．

TRIZ辅助多层次裁剪方法集构建

裁剪方法利用系统内部及超系统资源解决问题,这一特点促使了产品结构简化和成本降低。现有裁剪方法是规则导引下设计者的主观分析过程,这在某种程度上限制了裁剪操作简化和方案解获取。以裁剪本质和实现方式为约束条件,以TRIZ中基于知识的发明问题解决原理和规律为知识源,确定了基于知识的裁剪方法,对裁剪过程中系统有用功能分配形成客观知识原理启发。将其与现有裁剪方法有效结合,形成主观分析与客观原理启发优势互补的多层次、多角度裁剪方法集。并在此基础上提出基于裁剪方法集的裁剪创新设计过程模型。900 t双导梁式架桥机创新设计实例对其有效性进行了验证。

非正则精确模型的布尔操作

为了加强造型系统的表达能力 ,实现对线框模型、曲面模型和实体模型的统一表示和操作 ,该文采用非正则精确模型作为几何对象表示的数据结构 ,并给出了相应的布尔操作实现算法 ,在保证效率和精确性的同时确保鲁棒性是算法的目标 .作为一个特征造型系统的几何核心 ,该算法已经在基于NT平台的特征造型系统 GS-

七万吨级散货轮在各种吃水状态下的变纵倾系列模型试验研究

本文通过对我国目前建造批量最大的七万吨级散货轮进行的五种吃水状态,每一种吃水状态进行5－6种变化纵倾共计27个方案的阻力及自航的系列模型试验研究表明,采用合理、正确的调整船舶航行姿态（即改变纵倾）以获得阻力及推进性能均良好的最佳纵倾是一项十分简便而又行之有效的节能措施，且效果是显著的本文所获得的各类试验图表、曲线可供实船航行时进行纵倾调整用，亦可对实船在不同排水量，不同纵倾条件下的航速进行预报。此外，本系列模型试验研究的结果对问类船型的纵倾调整及航速预报亦具有一定的参考价值。

一种 NURBS 曲面的裁剪方法

非均匀有理Ｂ样条曲面（ＮＵＲＢＳ）曲面建立了从二维参数域到三维空间的映射关系，ＮＵＲＢＳ曲面裁剪的实质就是在保持映射关系不变的情况下，改变曲面的有效参数域。本文对ＮＵＲＢＳ曲面参数域上两个相交的环，给出了一种严谨的并、差、交等基本运算的定义及相应算法，从而很好地解决了ＮＵＲＢＳ曲面有效参数域边界的重建问题。

裁剪曲面的三轴铣削加工刀具轨迹的干涉处理

在分析国内外三坐标数控加工刀具轨迹干涉检查和消除算法的基础上,提出了一种适合于球头刀、平底刀和圆角刀的刀具轨迹干涉检查和消除的算法,该算法将刀具看成解析曲面,裁剪曲面由三角片逼近表示,将刀具轨迹干涉检查与消除的问题转化为刀具曲面与三角片的相关性测试.算法计算简单,并在超人CAD/CAM集成系统中得以实现.

基于三维可视化矿床模型的断层整体插值方法

基于煤层顶、底板的整体插值,实现了对三维可视化矿床模型的断层处理.该方法用断层上、下盘闭合多边形对整体插值网格进行裁剪,形成上、下盘裁剪断片,根据断层的影响范围和落差对上、下盘断片进行调值,从而达到对断层的处理,恢复断层两边煤层的实际状况.通过论证及实践表明,该方法大大简化了建模过程而又不失准确性,使矿床三维模型的建立、操作和维护变得非常方便.

一种曲面裁剪的快速新算法

曲面裁剪算法是曲面造型的关键算法之一。传统的裁剪算法是通过对重点和重边进行较复杂的特殊处理并基于环的两两并、交、差来实现的．本文首先提出并严格地定义了入点、出点等概念，在此基础上，提出了一种新的对被裁剪曲面参数城进行快速组环的分裂、组环方法，从而实现了对曲面的快速裁剪。该算法已实现并用在SupermanCAD／CAM曲面造型系统。

面向数控加工的曲面造型系统设计与实现

介绍一个面向数控加工的曲面造型系统——SURFCADM1.0,该系统在386微机上开发而成,具有较强的曲面造型功能,基本能够满足数控加工的工程实际需要。介绍了该系统的组织结构以及关键算法要点。

全风化泥岩持水特性研究及其预测

以全风化泥岩为研究对象,采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液蒸气平衡法3种方法研究在全吸力范围内压实样的脱湿阶段持水特性;压汞试验测试土样的孔径分布,来解释宏观持水现象,并用此分布曲线推算持水曲线;利用瞬态吸湿脱湿系统(TRIM)快速测量土水特征曲线;以Brooks&Corey、Van Genuchte和Fredlund&Xing模型为基础进行预测,比较了拟合结果。试验结果表明:全风化泥岩压实样的进气值约为75 k Pa;与经典的持水曲线不同,过度段不是一条直线,中间出现了水平台阶状。基于瞬态理论的TRIM测试方法可以较好地对持水性进行预测。此外,饱和样为单峰孔隙结构,经受过吸力38 MPa的土样为双峰孔隙结构;饱和样孔隙的孔径主要集中在102~103 nm左右,随着吸力的增加,这个孔径范围的孔隙量减少最大。Van Genuchte和Fredlund&Xing模型拟合曲线能很好地与试验数据吻合;其它预测持水曲线在很干和近饱和的状态与试验数据有一定的偏差。

一种基于地质界面的三维模型裁剪法

基于地质界面的三维地质模型在建立过程中,地表面三角形网格和煤层顶底板四边形网格在空间相交,须用两者的交线对煤层顶底板网格进行裁剪。得到地表面三角形中的每一条边与煤层顶底板四边形的交点,将这些交点形成闭合的多边形,多边形的各边按逆时针排序后作为裁剪边界,裁去煤层顶底板网格的边界内部分,形成整体的三维地质模型。